(57)【要約】【課題】照明用光源の光を有効に利用して輝度やコントラストの向上を図ることができると共に、画素内のドメインによる光学特性のばらつきのない液晶表示パネル及び液晶ディスプレイを提供する。【解決手段】複数の画素がマトリクス状に配置され、ＴＦＴ２３、画素電極２１及び第１の配向膜２２を備えるアレイ基板２と、共通電極３１、第２の配向膜３２を備えるカラーフィルター基板３とが対向配置され、対向する基板の間に液晶４が挟持され、画素表示部分が複数に分割されたドメインの集合体からなり、前記各ドメインの液晶分子の配向方向が互いに異なる配向分割構造を有しており、カラーフィルター基板３の各ドメインに、光を調光するためのマイクロレンズ３５をそれぞれ設けて、液晶表示パネル１を構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素がマトリクス状に配置され、少なくともスイッチング素子、画素電極及び第１の配向膜を備える第１の基板と、少なくとも共通電極及び第２の配向膜を備える第２の基板とが、間隔を持って対向するように配置され、対向する基板の間に液晶が挟持されている液晶表示パネルにおいて、
前記画素は、複数に分割されたドメインの集合体からなり、前記各ドメインの液晶分子の配向方向が互いに異なる配向分割構造を有しており、
前記第２の基板の前記各ドメインに、光を調光するためのマイクロレンズが設けられていることを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
前記マイクロレンズが、集光機能を有する凸レンズであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
前記マイクロレンズが、前記ドメインの配置に応じて光の経路が異なるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示パネル。
【請求項４】
前記マイクロレンズは、第１の基板側が曲面状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
【請求項５】
前記第２の基板が、カラーフィルター部を有するカラーフィルター基板であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
【請求項６】
前記カラーフィルター部が、着色されているマイクロレンズから形成されていることを特徴とする請求項５記載の液晶表示パネル。
【請求項７】
前記第２の基板が、前記ドメインの境界部分にブラックマトリクスが形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
【請求項８】
前記マイクロレンズが、感光性樹脂材料により形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
【請求項９】
前記マイクロレンズが、カラーフィルター部を構成する樹脂がリフローされて形成されたものであることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
【請求項１０】
前記第２の基板が、マイクロレンズの表面に平坦化層が形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
【請求項１１】
前記画素が、４つのドメインから構成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
【請求項１２】
前記液晶の材料が負の誘電率異方性を有するネマティック液晶であり、前記配向膜に垂直配向処理が施されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
【請求項１３】
少なくとも、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに光を照射するためのバックライト装置とを備えることを特徴とする液晶ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネル及び該液晶表示パネルを用いた液晶ディスプレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の基板の間に液晶を挟持し、基板の電極間に電圧を印加して表示を行う液晶表示パネルとして、基板の表面に形成される配向膜に垂直配向膜を使用し、負の誘電率異方性を有するネガ型の液晶材料を組み合わせたVertically Aligned（ＶＡ）モードの液晶表示パネルが公知である。
【０００３】
ＶＡモードの液晶表示パネルは、更に、画素内の表示部分を複数のドメイン（配向領域）に分割して、液晶分子が斜めに配向される配向方向をドメインごとに異なる複数の方向になるように規制することで、視覚特性を改良して広視野角化を図った配向分割構造のMulti-Domain Vertically Aligned（ＭＶＡ）モードの液晶表示パネルが公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また透過型の液晶表示パネルのような透過型表示素子において、照明用光源からの入射光を有効に利用して明るい画面表示とするために、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）を設けたガラス基板の表面に半球状の微小レンズ配列を設けたアクティブマトリクス方式の液晶表示パネルが公知である（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２０１８６２号公報
【特許文献２】特公平７―５６５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載のＭＶＡモードの液晶表示パネルの輝度を向上させて、バックライト等の照明用光源の光を有効に利用するためには、例えば特許文献２に記載されているように、各画素にマイクロレンズを設けて、照明用光源の光を各画素で集光させることが考えられる。
【０００７】
ところでＭＶＡモードの液晶表示パネルは、例えば1つの画素の表示部分が複数のドメインに分割されている。画素表示部分は、各ドメインの位置によって、それぞれ光学特性が異なっている。従って、仮に1つの画素に1つのマイクロレンズを設けたとしても、各ドメインの位置によって照明用光源からの光の収束や散乱が異なるため、マイクロレンズによる光の集光、散乱がドメインによりばらついてしまうという問題があった。
【０００８】
上記実状に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、ＭＶＡモードの液晶表示パネルにおいて、照明用光源の光を有効に利用して輝度やコントラストの向上を図ることができると共に、画素内のドメインによる光学特性のばらつきのない液晶表示パネル及び液晶ディスプレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するために、本発明の液晶表示パネルは、
複数の画素がマトリクス状に配置され、少なくともスイッチング素子、画素電極及び第１の配向膜を備える第１の基板と、少なくとも共通電極及び第２の配向膜を備える第２の基板とが、間隔を持って対向するように配置され、対向する基板の間に液晶が挟持されている液晶表示パネルにおいて、
前記画素は、複数に分割されたドメインの集合体からなり、前記各ドメインの液晶分子の配向方向が互いに異なる配向分割構造を有しており、
前記第２の基板の前記各ドメインに、光を調光するためのマイクロレンズが設けられていることを要旨とするものである。
【００１０】
また本発明の液晶ディスプレイは、上記の液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに光を照射するためのバックライト装置とを備えることを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の液晶表示パネルは、複数に分割されたドメインの集合体からなり、前記各ドメインの液晶分子の配向方向が互いに異なる配向分割構造を有する画素表示部分において、各ドメインに、光を調光するためのマイクロレンズが設けられていることにより、照明用光源の光を有効に利用して輝度やコントラストの向上を図ることができ、画素内のドメインによる光学特性のばらつきが生じる虞がなく、画素内の光学特性を均一にすることができる。
【００１２】
本発明の液晶ディスプレイは、少なくとも上記の液晶表示パネルとバックライト装置を組み合わせたものであるから、輝度やコントラストを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明の液晶表示パネルの一実施例の一部を示す平面図である。
【図２】図２は図１の液晶表示パネルのＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は図１の液晶表示パネルのＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図４は図１の液晶表示パネルのアレイ基板のアクティブマトリクスの説明図である。
【図５】図５は図１の配向処理を示す断面図であり、電圧不印加時の液晶の状態を示している。
【図６】図６は図１の配向処理を示す断面図であり、電圧印加時の液晶の状態を示している。
【図７】図７は本発明の液晶表示パネルの他の例の一画素を示すものであり、４種類のドメインの集合体から構成されている画素の画素表示部分を示す平面図である。
【図８】図８は対向する基板の配向膜を液晶分子の配向方向が異なるストライプが互いに直交するように配置した例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の液晶表示パネルの一実施例の一部を示す平面図である。図２は図１の液晶表示パネルのＡ−Ａ線断面図である。図３は図１の液晶表示パネルのＢ−Ｂ線断面図である。図４は図１の液晶表示パネルのアレイ基板のアクティブマトリクスの説明図である。図１〜図４に示すように、液晶表示パネル１は、ガラス板等の透明基板２０にスイッチング素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）２３が設けられたアレイ基板２（第１の基板）と、ガラス板等の透明基板３０の一方の表面にカラーフィルター部３３が設けられたカラーフィルター基板３（第２の基板）とが、間隔を持って対向するように配置され、この対向する基板２、３の間に液晶４が挟持されて構成されている。また特に図示しないが、基板２、３の間には、液晶４の層の厚み（ギャップ）を制御するために、球状粒子や柱状構造物等からなるスペーサが設けられている。
【００１５】
図２に示すように、アレイ基板２は、液晶４側にＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム酸化スズ）等の透明導電膜からなる画素電極２１が設けられている。アレイ基板２は、該画素電極２１の表面の液晶４と接する面に第１の配向膜２２が設けられている。またカラーフィルター基板３は、液晶４側に、アレイ基板２の画素電極２１と対向するようにＩＴＯ等の透明導電膜からなる共通電極３１が設けられている。更にカラーフィルター基板３の共通電極３１の表面の液晶４と接する面に第２の配向膜３２が設けられている。アレイ基板２とカラーフィルター基板３には、液晶４と反対側となる外側表面に、それぞれ偏光子５、６が配置されている。
【００１６】
液晶表示パネル１は、アレイ基板２に、複数のゲートバスライン（走査線とも称されることもある）２４が、所定の間隔をおいて略平行に設けられている。更にアレイ基板２０には、前記ゲートバスライン２４と直交する方向に、複数のソースバスライン（データ線と称されることもある）２５が、所定の間隔をおいて略平行に設けられている。アレイ基板２の各ゲートバスライン２４と各ソースバスライン２５との交差点近傍に、ＴＦＴ２３が設けられている。ＴＦＴ２３は、ゲート電極がゲートバスライン２４に接続され、ソース電極がソースバスライン２５に接続され、更にドレイン電極が画素電極２１に接続されている。
【００１７】
更にアレイ基板２には、図２に示すように、画素電極の下方（透明基板２０側）には蓄積容量電極２６が、絶縁層２７を介して設けられている。蓄積容量電極２６は、画素電極２１の略中心を通る位置（図中線Ｈで示す）に設けられている。画素電極２１と、ゲートバスライン２４、ソースバスライン２５、蓄積容量電極２６の間には、絶縁膜２７が設けられている。
【００１８】
このように図１〜４に示す液晶表示パネル１は、複数の画素がマトリクス状に配置されていて、画素毎に画素電極２１とＴＦＴ２３が設けられ、アクティブマトリックス型のパネルとして形成されている。本発明の液晶表示パネルは、最小単位の画素（ピクセル）を縦横に並べるドットマトリックス方式で画像が表示される。液晶表示装置はカラー表示可能に形成されており、一般に１つの画素を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の３色に分割し、各色の１／３ピクセルがそれぞれ駆動するように駆動素子を備えている。例えば、この１画素を１／３に分割した各色の画素は、サブ画素（サブピクセル）と呼ぶこともある。なおサブ画素は３色に分解した１／３ピクセルのみならず、駆動素子を備えていて制御可能な最小単位のピクセルであればよい。本発明において画素という場合、特に断りがない限り、駆動素子を備えていて制御可能な最小単位のピクセルであるサブ画素のことである。サブ画素は絵素と呼ばれることもある。
【００１９】
液晶表示パネル１の配向膜２２、３２は、垂直配向性のポリイミド膜から形成されている。また液晶表示パネル１の液晶４は、負の誘電率異方性を有するネガ型のネマティック液晶が用いられる。更に液晶表示パネル１は、画素電極を図１中で上下に二分する中央の線Ｈによって、２つのドメインＡ、Ｂに分割されている。図１に示す液晶表示パネルは、各ドメインＡ、Ｂによって液晶分子の配向方向が異なるように配向膜２２、３２が形成されていて、マルチドメイン型垂直配向モードのＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式のパネルとして構成されている。尚、上記画素電極を二分する線Ｈは、蓄積容量電極２６の図１中の上下方向の略中心を通る位置にある。
【００２０】
カラーフィルター基板３は、少なくとも透明導電膜からなる共通電極３１（画素電極）と配向膜３２と、Ｒ、Ｇ、Ｂ等のカラー要素のいずれかに着色形成されているカラーフィルター部３３とを備えている。図２に示す液晶表示パネル１のカラーフィルター基板３は、カラーフィルター部３３自体が、着色されたマイクロレンズ３５として形成されている。マイクロレンズ３５は、カラーフィルター部３３を構成する樹脂がリフローされて形成されたものである（製造方法については後述する）。カラーフィルター部３３の樹脂は、感光性樹脂材料により形成されたものである。従ってマイクロレンズ３５も、感光性樹脂材料から形成されている。
【００２１】
更にカラーフィルター基板３の上記カラーフィルター部３３同士の境界、及びドメインＡ、Ｂの境界には、光を遮断するブラックマトリクス３４が設けられている。そして、上記ブラックマトリクス３４以外の部分は、光を透過する開口部として形成されている。またカラーフィルター基板３は、開口部がアレイ基板２の画素電極２１と重なるように配置され、ブラックマトリクス３４の開口部の面積が画素電極２１の面積よりも小さく形成されている。ブラックマトリクス３４は、アレイ基板のゲートバスライン２４、ソースバスライン２５、蓄積容量電極２６に重なる位置に設けられている。
【００２２】
カラーフィルター基板３は、上記ドメインＡ、Ｂの境界部分に、ブラックマトリクス３４が形成されている。ドメインＡ、Ｂの境界部分にブラックマトリクス３４が形成されていると、ドメイン境界部分の光漏れを防止できる。
【００２３】
カラーフィルター基板３は、前記ブラックマトリクス３４以外の部分の開口部が所定のカラー要素の色に着色されたカラーフィルター部３３が設けられている。更に、カラーフィルター部３３は、カラーフィルター基板３を通過する光を調光するためのマイクロレンズ３５として形成されている。マイクロレンズ３５は、各ドメインＡ、Ｂに、それぞれ１ずつ設けられている。本発明は、各ドメインにそれぞれマイクロレンズを設けた点に大きな特徴を有している。このように、基本単位の画素の各ドメインに、マイクロレンズを設けることで、複数のドメインから1つの画素が構成されている場合に、１つの画素に１つのマイクロレンズを設ける場合と比較して、各ドメインの特性に応じて光学的な特性を最適にして、画素内を透過する光を均一化することができるという利点がある。
【００２４】
すなわち、マルチドメインの分割配向型の液晶パネルでは、ドメインによって液晶分子の配向が異なるため、区画されている各ドメインの視野角等の光学的特性が異なっている。そのため、1つの画素全体に１つのマイクロレンズしか設けられていない場合、バックライト等からの光を収束、散乱させる場合、ドメインの位置でばらつきが発生する虞がある。そのためマルチドメイン構造の液晶表示パネルでは、１つの画素に１つのマイクロレンズを設けただけでは、最適な集光を行うことは不可能である。このようにドメイン毎に、マイクロレンズを設ける構成を採用することで、各ドメインの位置に応じて屈折率などを適宜調節することが可能である。そのため、各ドメインにおいてバックライトからの光等の散乱・屈折を最も効率よく行うことができ、マイクロレンズにより輝度を向上させつつ、ドメインの位置によるばらつきを抑えて、光学的な均一性に優れた液晶表示パネルが得られる。
【００２５】
図２に示すカラーフィルター基板において、マイクロレンズ３５は、集光機能を有する凸レンズとして形成されている。具体的なマイクロレンズ３５の形状は、液晶４側の表面が凸となる円弧状の曲面に形成され、反対側の表面が平面状となる凸レンズとして形状である。マイクロレンズ３５は、図２に示すように断面形状が凸レンズのような断面であり、凸レンズとしての集光機能を有している。その結果、各ドメインを透過する光をドメイン毎に集光させることができる。
【００２６】
カラーフィルター基板３は、ドメインの配置位置に応じて、光の経路が異なるようにして、各ドメインを透過する光が最適な状態となるようにマイクロレンズを形成することが好ましい。ドメインの光学的な特性は、そのドメインの位置によって、それぞれ異なるので、マイクロレンズの屈折率や形状等を異なるように形成することで、輝度特性や配向のむら等を解消して広視野角化を図ることができる。
【００２７】
またカラーフィルター基板３は、マイクロレンズ３５の液晶４側の表面に、平坦化層３６が設けられていて、液晶４側表面が平坦に形成されている。このように平坦化層３６を設けることで、マイクロレンズ３５と接する平坦化層３６の屈折率を上記マイクロレンズ３５の屈折率に応じて適宜調節することができ、マイクロレンズ３５の光学的特性を任意に変更することができる。その結果、ドメインの位置により、マイクロレンズ３５の屈折率が最適になるように形成することが容易にできる。
【００２８】
例えば、マイクロレンズ３５を構成する材料の屈折率は、平坦化層３６を構成する材料の屈折率よりも大きいことが好ましい。具体的には、平坦化層３６の材料がアクリル樹脂（屈折率１．５）やフッ素系樹脂（屈折率１．４）の場合、マイクロレンズ３５の材料として、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂（屈折率１，５５〜１．６１）を用いることができる
【００２９】
また。カラーフィルター部３３の着色は、基本的に、Ｒ（Red：赤色）、Ｇ（Green：緑色）、Ｂ（Blue:青色）等の３色のカラー要素が用いられる。カラーフィルター基板３のカラーフィルター部３３の色はこの３色に他の色を加えて４色以上で構成してもよい。これらのカラー要素の配列は、公知の各種の配列を用いることができる。
【００３０】
図２に示すように、カラーフィルター部３３自体がマイクロレンズ３５として構成されている場合、カラーフィルター部３３と別にマイクロレズ３５を設ける必要がないので、カラーフィルター基板の構成を単純にすることができる。またカラーフィルター基板の厚みが厚くなることもない。
【００３１】
図２に示すように、マイクロレンズ３５の凸となる曲面形状が、カラーフィルター基板３の透明基板３０の内側（液晶４側）となるように設けるのが好ましい。また、マイクロレンズ３５をカラーフィルター基板３のカラーフィルター部３３とは別に設ける場合、マイクロレンズ３５は、基板の内側（液晶４側）に設けることが好ましい。このようにマイクロレンズ３５を基板の内側や、基板の内側が凸にとなる曲面形状に設けることで、カラーフィルター基板３の外側表面にマイクロレンズを設ける場合と比べ、マイクロレンズ３５がカラーフィルター基板３の外側表面に露出していないため、マイクロレンズ３５の表面に傷がつく虞がない。またマイクロレンズ３５の表面が他の部材と接触することがないので、マイクロレンズ３５の表面の曲率が変化して、集光特性が変化する虞もない。
【００３２】
またカラーフィルター基板３において、図２に示すように、マイクロレンズ３５の外側表面が平坦面となるように形成されていると、透明基板の外側にマイクロレンズを形成した場合に、偏光子５、６等の貼り付けに支障を来す虞がないという利点がある。
【００３３】
本発明の液晶表示パネル１は、画素表示部分が複数に分割されたドメインから構成され、各ドメインの液晶分子の配向方向が異なるＭＶＡモードのパネルである。液晶表示パネル１の画素は、画素表示部分と前記画素表示部分を少なくとも部分的に取り囲む非表示部分とを区画する手段とを備え、前記非表示部分における前記第１の配向膜の近傍の液晶分子のプレチルト角度と、前記非表示部分における前記第２の配向膜の近傍の液晶分子のプレチルト角度とが異なり、前記画素表示部分における前記第１の配向膜の近傍の液晶分子のプレチルト角度と、前記画素表示部分における前記第２の配向膜の近傍の液晶分子のプレチルト角度とがほぼ同じに形成されている。以下、ＭＶＡモードのパネルについて説明する。図２に示すように、液晶表示パネル１は、ブラックマトリクス３４の開口部が画素表示部分Ｃと非表示部分Ｄ、Ｅとを区画する。画素表示部分Ｃのまわりには、ブラックマトリクス３４のブラックストライプによって規定される非表示部分Ｄが存在する。蓄積容量電極２６の部分は非表示部分Ｅとなる。２つのドメインＡ、Ｂは、画素電極２１の中心を通るＨによって分割されている。
【００３４】
図１は図３に記載されている複数の画素電極のうちの１つの画素電極とその周辺の領域を示しており、図２の要素も一部重ねて示している。図１の画素においては図２に示すドメインＡの部分のうち画素表示部分Ｃと重なる部分がＣＡで示され、非表示部分Ｄと重なる部分がＤＡで示され、非表示部分Ｅと重なる部分がＥＡで示されている。同様に、図２のドメインＢのうち、画素表示部分Ｃと重なる部分がＣＢで示され、非表示部分Ｄと重なる部分がＤＢで示され、非表示部分Ｅと重なる部分がＥＢで示されている図１において、画素表示部分ＣＡ、ＣＢは白抜きで示され、非表示部分ＤＡ、ＥＡ、ＤＢ、ＥＢはハッチングで示されている。非表示部分ＤＡ、ＥＡのハッチングと非表示部分ＤＢ、ＥＢのハッチングとは逆にしてあり、これらの部分の配向処理が変えてあることを示している。つまり、画素表示部分Ｃ、非表示部分Ｄ、Ｅは、蓄積容量電極２６の中心線及びブラックマトリクス２８の中心線によって２つのドメインＣＡ、ＤＡ、ＥＡ；ＣＢ、ＤＢ、ＥＢに分割されている。
【００３５】
図５及び図６は図１の配向処理を示す断面図であり、図５は電圧不印加時の液晶の状態、図６は電圧印加時の液晶の状態を示す。これからの図において、配向膜２２、３２は示されているが、その他の画素電極やブラックマトリクス等は省略ないし簡略化して示される。図５及び図６は液晶分子のツイストは無視して全ての液晶分子４１を同一平面内で示してある。
【００３６】
ドメインＡは、電圧不印加時は図５に示すように、第１の配向膜２２に近い液晶分子４１は、非表示部分ＤＡ、ＥＡにおいては小さなプレチルト角度（例えば８５°）でプレチルトしており、画素表示部分ＣＡにおいては大きなプレチルト角度（例えば８９°）でプレチルトしている。これに対向する第２の配向膜３２に近い液晶分子４１は、非表示部分ＤＡ、ＥＡ及び画素表示部分ＣＡにおいて一様に大きなプレチルト角度（例えば８９°）でプレチルトしている。第１の配向膜２２に近い液晶分子４１のプレチルト方向と第２の配向膜３２に近い液晶分子４１のプレチルト方向は互いに逆であり、第１の配向膜２２と第２の配向膜３２の間の液晶４０は全体としてベンド配向する。
【００３７】
画素表示部分ＣＡにおいては、第１の配向膜２２に近い液晶分子４１のプレチルト角度と第２の配向膜３２に近い液晶分子４１のプレチルト角度とがほぼ同じであり、且つベンド配向しているので、このような配向状態の画素表示部分ＣＡが単独に存在すると、電圧を印加した場合に上下の配向膜２０、２４の中間に位置する液晶分子４１は第１の配向膜２２に近い液晶分子４１のプレチルト角度に従ってチルトしてよいのかあるいは第２の配向膜３２に近い液晶分子４１のプレチルト角度に従ってチルトしてよいのかが不定であり、所定の方向に変化することはない。
【００３８】
これに対して、非表示部分ＤＡ、ＥＡにおいては、第１の配向膜２２に近い液晶分子４１は小さなプレチルト角度でプレチルトしており、第２の配向膜３２に近い液晶分子４１は大きなプレチルト角度でプレチルトしている。このように配向膜３２、３４の近くの液晶分子４１のプレチルト角度が異なっていると、電圧を印加した場合に配向膜２２、３２の中間に位置する液晶分子４１は、プレチルト角度の小さい方の配向に従ってチルトする。
【００３９】
電圧を印加すると、図６に示すように、非表示部分ＤＡ、ＥＡでは、液晶分子４１は第１の配向膜２２の配向処理に従って右上がりの方向にチルトする。画素表示部分ＣＡの液晶分子４１ａは、非表示部分ＤＡ、ＥＡの液晶分子４１ｆの配向により規制され、非表示部分ＤＡ、ＥＡの液晶分子４１ｆがチルトする方向にチルトする。
【００４０】
ドメインＢについても第１の配向膜２２と第２の配向膜３２の配向処理の関係を逆にすれば、ドメインＡの場合と同様である。図６に示すように、非表示部分ＤＢ、ＥＢにおいては、電圧を印加すると、液晶分子４１ｂは右下がりの方向にチルトすることになる。画素表示部分ＣＢの液晶分子４１ｂは、非表示部分ＤＢ、ＥＢの液晶分子４１の配向により規制され、非表示部分ＤＢ、ＥＢの液晶分子４１ｇのチルト方向と同じようにチルトする。ドメインＡとドメインＢとを比べると、ドメインＡの液晶分子４１ａは全体として右上がりにチルトし、ドメインＢの液晶分子４１ｂは全体として右下がりにチルトする。これによって配向分割の効果が得られる。
【００４１】
図６に示すように、ドメインＡの画素表示部分ＣＡの中間に位置する液晶分子４１ａの傾斜の方向は、ドメインＢの画素表示部分ＣＢの中間に位置する液晶分子４１ｂの傾斜の方向とは逆であるから、ドメインＡの視角特性はドメインＢの視角特性と逆になる。このようにドメインの液晶分子の配向を制御するには、画素表示部分ＣＡの中間に位置する液晶分子４１ａの傾斜の方向が、ドメインＡの第１の配向膜２２近傍の液晶分子４１ｆの傾斜の方向と同じになるように非表示部分ＤＡ、ＥＡの配向処理を行えばよい。同様に、画素表示部分ＣＢの中間に位置する液晶分子４１ａの傾斜の方向が、ドメインＢの第２の配向膜３２付近の液晶分子４１ｇの傾斜の方向と同じになるように非表示領域ＤＢ、ＥＢの配向処理を行えばよい。
【００４２】
すなわち画素の非表示部分における第１の配向膜２２の近傍の液晶分子のプレチルト角度と、非表示部分における第２の配向膜３２の近傍の液晶分子のプレチルト角度とが異なり、画素表示部分における第１の配向２２の近傍の液晶分子のプレチルト角度と、画素表示部分における第２の配向膜３２の近傍の液晶分子のプレチルト角度とがほぼ同じに形成されている。
【００４３】
これらの配向膜の配向処理の手段は特に限定されるものではなく、特許第４２０１８６２号公報等に記載されている各種の配向手段を用いることができる。配向膜の配向手段としては、例えばラビングによる方法、紫外線照射による方法、ラビングした配向膜に紫外線を照射する方法等が挙げられる。
【００４４】
図７は本発明の液晶表示パネルの他の例の一画素を示すものであり、４種類のドメインの集合体から構成されている画素の画素表示部分を示す平面図である。本発明の液晶表示パネルは、図７に示すように、画素表示部分Ｐが、４種類のドメインＪ、Ｋ、Ｌ、Ｍから構成されている。図７では、実線の釘が紙面手前の液晶分子を、破線の釘が紙面向こうの液晶分子を示す。図７に示す画素の画素表示部分Ｐは、回転の起点が二種類、回転方向が２種類の合計４種類の液晶の配向が実現される。
【００４５】
各ドメインＪ、Ｋ、Ｌ、Ｍのねじれ角はそれぞれ９０度である。電圧無印加時には、液晶分子は８８度のプレチルト角度でほぼ基板面に垂直に立っているが、電圧を印加すると、液晶分子は回転しつつ寝てくる。その回転の中心の方位角が互いに９０度ずつ異なる。すなわち、ドメインＪでは液晶は左ねじれにねじれ（図では右ねじれのように見えるが液晶パネルの分野ではこのように定義されている）ていて、起点は図の下方向、ドメインＬでは液晶は右ねじれにねじれていて、起点は図の上方向である。電圧が印加されたときに両基板間の中間に位置する液晶分子が傾く方向は、ドメインＪでは矢印ａで示されるように左下方向、ドメインＫでは矢印ｂで示されるように右下方向、ドメインＬでは矢印ｃで示されるように左上方向、ドメインＭでは矢印ｄで示されるように右上方向である。液晶表示パネルの全ての画素はそれぞれ４つのドメインＪ、Ｋ、Ｌ、Ｍを含んでいる。液晶表示パネルは、視角特性が４つのドメインＪ、Ｋ、Ｌ、Ｍで異なり、異なった視角特性が混ぜ合わされるため、全体で良好な視角特性が得られる。
【００４６】
図８は対向する基板の配向膜を液晶分子の配向方向が異なるストライプが互いに直交するように配置した例を示す説明図である。各ストライプ状の領域は、アレイ基板２とカラーフィルター基板３を組み合わせて液晶表示パネルを構成した際に、配向膜２２、３２に対して液晶分子が配向している状態を示している。図７に示すように４種類のドメインＪ、Ｋ、Ｌ、Ｍからなる画素表示部分は、例えば図８に示すように、第１の配向膜２２の領域２２Ａ、２２Ｂのストライプの方向（矢印ｘ方向）と第２の配向膜３２の領域３２Ａ、３２Ｂのストライプの方向（矢印ｙ方向）が互いに垂直となるように一対の基板１２、１４を張り合わせることで得られる。図８において、配向膜２２、３２は、ストライプ状に区分された複数の領域２２Ａ、２２Ｂ、３２Ａ、３２Ｂを含む。各領域２２Ａ、２２Ｂ、３２Ａ、３２Ｂは、連続的に異なる複数（図８では２つ）の単位領域を含む。図８では単位領域の境界を破線で示した。例えば配向膜２２のストライプ状の領域２２Ａの液晶分子４１ｒは、また領域２２Ｂの液晶分子４１ｓとはプレチルトする方向が異なる。また配向膜３２のストライプ状の領域３２Ａの液晶分子４１ｔは、領域３２Ｂの液晶分子４１ｕとはプレチルトする方向が異なる。
【００４７】
図７に示す画素表示部Ｐを有する液晶表示パネルにおいて、カラーフィルター基板のカラーフィルター部が、ドメインＪ、Ｋ、Ｌ、Ｍに、それぞれマイクロレンズが設けられている。マイクロレンズは、図２と同様に，カラーフィルター部自体が着色したマイクロレンズから構成されている。また、マイクロレンズは、カラーフィルター部とは別体の部材として形成してもよい。
【００４８】
また図７に示す画素表示部Ｐを有する液晶表示パネルのカラーフィルター基板は、上記ドメインＪ、Ｋ、Ｌ、Ｍの境界部分に、ブラックマトリクスが形成されていることが好ましい。
【００４９】
以下、図１の液晶表示パネルの製造方法について説明する。先ずアレイ基板２の製造方法を説明する。アレイ基板２は、厚さ０．５ｍｍ、０．７ｍｍ、１．１ｍｍ等のガラス、プラスチック等の透明絶縁性を有する透明基板２０の全面に金属膜等の導電性膜をスパッタリング法にて１０００Å〜３０００Åの厚さに設け、フォトリソグラフィー法によりパターン形成を行い、ゲートバスライン２４、ソースバスライン２５、及び補助容量配線２６等を所定のパターンに形成する。
【００５０】
上記導電性膜は、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）等の金属膜、モリブデンタンタル（ＭｏＴａ）、モリブデンタングステン（ＭｏＷ）等の合金膜、又は、これらの積層膜等を用いることができる。
【００５１】
次いで、所定の配線パターンを形成した透明基板２０に、窒化シリコン(ＳｉＮｘ)等からなるゲート絶縁膜等の絶縁膜２７を８３０００Å〜５０００Å程度に形成し、アモルファスシリコンやポリシリコン等からなる高抵抗半導体層を１０００Å〜５０００Å程度に形成し、リン等をドープしたアモルファスシリコン（ｎ＋アモルファスシリコン）等からなる低抵抗半導体層を４００Å〜７００Å程度に、プラズマＣＶＤ（化学的気層成長）法等にて順次成膜した後、スパッタリング等によりＴｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ、ＭｏＴａ、ＭｏＷ、又はこれらの積層膜等により導電性膜を１０００Å〜３０００Åの厚さに成膜する。その後、低抵抗半導体層を、塩素ガス等を用いたドライエッチングにてソースドレイン分離して、ＴＦＴ２３が形成される。次いで、有機絶縁材料からなる層間絶縁膜（図示せず）を３μｍ程度に形成し、ドレイン配線と画素電極とを電気的に接続するためのコンタクトホール部をフォトリソグラフィー法により形成する。
【００５２】
更に層間絶縁膜の表面に、ＩＴＯ、ＩＺＯ（indium-zinc oxide）、酸化亜鉛、酸化スズ等の透明導電性材料をスパッタリング法等により１０００Å〜２０００Åの厚さに製膜し、フォトリソグラフィー法などにより所定の電極形状にパターン形成を行い画素電極２１を設ける。
【００５３】
次に、カラーフィルター基板３の製造方法を説明する。先ず透明基板３０の表面にスピンコートによりカーボンの微粒子を分散したネガ型のアクリル系感光性樹脂液を塗布した後、乾燥を行い、黒色感光性樹脂層を形成する。続いて、フォトマスクを介して黒色感光性樹脂層を露光した後、現像を行って、ブラックマトリクス３４を形成する。このとき、赤色カラーフィルター部、緑色カラーフィルター部、及び青色カラーフィルター部が形成される領域が、それぞれ開口部となるように、ブラックマトリクス３４を形成する。
【００５４】
次に、赤色カラーフィルター部用の開口部にスピンコートにより顔料を分散したネガ型のアクリル系感光性樹脂液を塗布した後、乾燥を行い、フォトマスクを用いて露光及び現像を行い、赤色カラーフィルター部を形成する。その後、緑色カラーフィルター部、及び青色カラーフィルター部についても同様に形成する。
【００５５】
次にカラーフィルター部にリフロー処理を施して、各色のカラーフィルター部自体をそれぞれマイクロレンズとして形成する。カラーフィルター部を形成した透明基板を、カラーフィルター部が透明基板の上側に位置する状態（図２に示す状態と上下が反対の状態）で加熱処理を施すと、カラーフィルター部が軟化して粘性を有する液状になり、表面張力によってその上側表面が略円弧状の曲面に変形する。各色のカラーフィルター部は、円弧状に張り出す凸レンズ状の形状を有するマイクロレンズとして形成される。この結果、各マイクロレンズが、集光機能を備えることになる。各マイクロレンズの表面の曲率半径は、カラーフィルター部の厚さ、加熱処理の温度、時間、加熱処理における着色感材の粘度などを調整することによって、適宜設定することができる。
【００５６】
次いで、カラーフィルター部３３（マイクロレンズ３５）の表面に、アクリル系の樹脂やフッ素系の樹脂を用いて平坦化層３６を形成する。平坦化層３６の表面は平坦に形成される。平坦化層３６は、マイクロレンズ３５の屈折率や曲率等に応じて、所望の集光性能となるように、材料の屈折率や厚さ等を適宜選択することができる。
【００５７】
次いで、平坦化層３６の表面に、ＩＴＯ等からなる透明導電膜をスパッタリングにより形成した後、フォトリソグラフィー法により所定のパターンに共通電極３１を形成する。
【００５８】
以下、液晶表示パネルの製造方法について説明する。アレイ基板２の画素電極２１面とカラーフィルター基板３の共通電極３１面に、それぞれポリイミド樹脂等からなる配向膜形成用組成物を用いて、インクジェット方式の印刷装置（ディスペンサ）で配向膜を印刷形成する。そして配向膜を、配向膜焼成装置等で加熱し焼成する。次いで、焼成された配向膜に配向処理を施す。配向処理としては、前述したようにラビングロールなどを用いて配向膜の表面に微小な傷をつけるラビング法、配向膜の表面に紫外線などの光エネルギを照射して配向膜の表面性状を調整する光配向法、ラビング法と光配向法の併用等、公知の各種配向処理方法を用いることができる。
【００５９】
次にアレイ基板２とカラーフィルター基板３とを配向膜２２、３２が対向するように貼り合わせ、この２枚の基板２、３の間に液晶４を挟持するように封入する。液晶４の封入方法は、例えば、基板周辺の一部に液晶注入のため注入口を残し、それ以外の部分に額縁状にシール材を設け、シール材に囲まれた空間に液晶を充填する。
【００６０】
貼り合わせたアレイ基板２とカラーフィルター基板３の外側表面に、それぞれ、偏光子５、６を貼り合わせ、液晶表示パネル１が得られる。
【００６１】
本発明の液晶ディスプレイは、上記のカラーフィルター基板の各ドメインに光を調光するためのマイクロレンズが設けられているマルチドメイン型の液晶表示パネル１と、該液晶表示パネル１に光を照射するための光源としてのバックライト装置とを少なくとも備えるものである。液晶ディスプレイは、その他、アレイ基板を制御する制御回路、駆動回路、電源回路等の基板や、バックライト光源を制御する回路等を備えている。
【００６２】
液晶ディスプレイは、上記液晶表示パネルのカラーフィルター基板の各ドメインに光を調光するためのマイクロレンズが設けられていることで、バックライト装置からの光が、画素内のドメインによりばらつくことがない液晶表示装置が得られる。
【００６３】
本発明の液晶ディスプレイは、明るく、視野角特性に優れ、各種の表示装置や大型テレビジョン等に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  液晶表示パネル
２  アレイ基板（第１の基板）
２１  画素電極
２２  第１の配向膜
２３  ＴＦＴ
３  カラーフィルター基板（第２の基板）
３１  共通電極
３２  第２の配向膜
３３  カラーフィルター部
３４  ブラックマトリクス
３５  マイクロレンズ
３６  平坦化層
４  液晶
４１  液晶分子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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